Investigando los diferentes tipos de electroforesis

La electroforesis es una técnica para la separación de moléculas según la movilidad de estas en un campo eléctrico. La separación puede realizarse sobre la superficie hidratada de un soporte sólido (p. ej., electroforesis en papel o en acetato de celulosa), a través de una matriz porosa (electroforesis en gel), o bien en disolución (electroforesis libre). Dependiendo de la técnica que se use, la separación obedece en distinta medida a la carga eléctrica de las moléculas y a su masa.

¿Cuáles son los diferentes tipos o técnicas de electroforesis que existen?

Empezaremos explicando cuál es el principio básico de la electroforesis:

Cuando se aplica un campo eléctrico a un medio con moléculas cargadas, estas se desplazarán hacia los electrodos en función de su carga. Las moléculas cargadas negativamente, aniones, se desplazan hacia el electrodo positivo, el ánodo. Por otra parte, las moléculas cargadas positivamente, cationes, se desplazan hacia el electrodo negativo, el cátodo.

Por supuesto, para la realización de este tipo de procedimiento se necesita el siguiente material: 

• Cubeta electroforética

Es el recipiente donde se lleva a cabo la técnica electroforética. Consta de dos cavidades separadas, donde se localizan los electrodos y en las que se vierte la solución tampón. Según el diseño y la temperatura que pueda alcanzar el sistema durante la electroforesis, la cubeta puede tener una tapa. Además, está conectada a la fuente de alimentación mediante dos cables. Un cable negro para el cátodo y un cable rojo para el ánodo. En su interior se sitúa el puente en el que se aloja el soporte. Dicho puente consta de un diseño preparado para que el soporte mantenga una extensión óptima gracias a una especie de pinzas.

• Fuente de alimentación

Proporciona la corriente eléctrica necesaria, transformando la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua. Permite la regulación del voltaje para crear la diferencia de potencial óptima y deseada en la cubeta electroforética.

• Soporte

Es el medio físico en el que ocurre la separación de moléculas.

• Solución tampón

Es una solución amortiguadora o buffer. Ajusta el medio al pH más adecuado para qué se ionizan las moléculas que se pretenden separar. De este modo la carga eléctrica también se mantendrá constante durante la electroforesis.

• Aplicador

Es un dispositivo ideal para depositar la muestra sobre el soporte en forma de banda. Colorantes.- Son sustancias químicas cuya función es evidenciar las bandas obtenidas durante la electroforesis. El colorante utilizado dependerá de la naturaleza de las sustancias que se pretenden teñir.

Antes de entrar en técnicas electroforéticas concretas conviene que las clasifiquemos según el tipo de técnica empleada:

• Electroforesis de zona:

Las proteínas son moléculas anfóteras, capaces de comportarse como un ácido y como una base. La carga neta que adquieran las proteínas dependerá del pH del medio. Los soportes que se utilizan para electroforesis de zona son:

1. Papel de filtro.
2. Cellogel.
3. Agarosa.
4. Poliacrilamida.
5. Capilar de sílica fundida.

• Isoelectroenfoque:

Se verá en detalle individualmente más adelante en este post.

• Electroforesis con soporte tamizado:

Es ideal para separación de proteínas y ácidos nucleicos. Permite la separación de las moléculas por tamaño.

Concretando en las diferentes técnicas:

• Electroforesis en papel de filtro y en acetato de celulosa.

La técnica electroforética con papel de filtro como soporte se usa muy poco, y su uso queda reducido a la separación de aminoácidos. En cambio, la electroforesis en acetato de celulosa, o cellogel, tiene una serie de ventajas respecto al papel de filtro. Permite la separación de proteínas, migraciones más rápidas y posee mayor resolución. En el futuro se publicarán dos prácticas de electroforesis de proteínas con acetato de celulosa como soporte.

• Electroforesis en gel de agarosa.

El gel de agarosa es un buen soporte electroforético. Además, su naturaleza le otorga la característica de poder separar las moléculas en función de su tamaño. Este soporte permite separar ácidos nucleicos en función de su tamaño. Se utiliza para separar moléculas grandes.

• Electroforesis en gel de poliacrilamida.

El gel de poliacrilamida está considerado como el mejor soporte. Son geles transparentes químicamente inertes, uniformes y de preparación rápida. Además poseen una gran estabilidad mecánica y son insolubles en agua. Entre tanta ventaja surge un inconveniente que está limitando su uso: es neurotóxico. Se utiliza para la separación de proteínas y, al igual que el gel de agarosa, permite la separación de las moléculas en función de su tamaño.

• Electroforesis capilar.

Esta técnica difiere bastante de las anteriores. El soporte es distinto, ya que utiliza capilares de sílica fundida, cubiertos con una capa de polimina. La visualización de los resultados se hace a través de la pantalla de un ordenador. Los detectores transmiten la información directamente al ordenador para ser tratada adecuadamente con un software específico. El resultado es la visualización de un electroferograma. La electroforesis capilar posee una serie de ventajas muy interesantes. La cantidad de muestra y reactivos necesarios es menor que en otras técnicas. Es una técnica versátil, eficiente y económica, que permite la separación simultánea de distintas moléculas utilizando cantidades pequeñas de muestras y reactivos.

• Isoelectroenfoque.

El isoelectroenfoque cuenta con una diferencia fundamental respecto al resto de electroforesis vistas hasta ahora. La separación de las moléculas viene determinada por la acción de un campo eléctrico y de un gradiente de pH. El gradiente de pH se crea con el empleo de una solución tampón constituida con anfolitos, que son sustancias que crean un gradiente de pH decreciente desde el cátodo hasta el ánodo. El anfolito utilizado en el extremo anódico es el ácido ortofosfórico. Mientras que el anfolito utilizado en el extremo catódico es el ácido acético. Una vez creadas las condiciones del gradiente, las moléculas se movilizan bajo la acción del campo eléctrico. Se desplazan a lo largo del soporte hasta que alcanzan la zona en la que el pH es igual a su punto isoeléctrico. En ese momento su carga neta se convierte en nula y la molécula deja de desplazarse. La principal ventaja de esta técnica es su resolución, ya que incrementa la capacidad de separación de las moléculas respecto a las técnicas electroforéticas de zona. En cambio, su principal inconveniente es la temperatura, ya que el sistema necesita voltajes muy altos, incrementando la temperatura del sistema y haciendo necesaria la aplicación de un sistema de refrigeración.

• Electroforesis bidimensional.

La electroforesis bidimensional es una técnica resultante de la combinación de un isoelectroenfoque y una electroforesis en gel de poliacrilamida con SDS (SDS PAGE). En definitiva, la electroforesis bidimensional es una técnica de alta resolución cuyo objetivo es la separación de mezclas muy complejas de proteínas.

Estas son las principales tipos de electroforesis que existen. Se tratan de técnicas utilizadas en laboratorios y que tiene como principio fundamental la separación de moléculas a través de la aplicación de una corriente eléctrica. Esperamos que os haya servido para entender mejor qué es la electroforesis y como la “electricidad” se utiliza en muchos campos.